镜驱动装置、光束照射装置以及激光雷达

摘要

本发明提供能够大范围地扫描激光的镜驱动装置及搭载该镜驱动装置的光束照射装置以及激光雷达。镜促动器(1)具备：旋转轴；电动机(11)，其使旋转轴旋转；镜支架(41)，其借助支轴(14)而由旋转轴轴支承为能够在与旋转轴平行的方向上转动；镜(44)；内部框架(31)，其在远离支轴(14)的位置处载置镜支架(41)；滚轮(42)，其设于内部框架(31)，将滚轮保持部引导为能够在与旋转轴接近以及分离的方向上移动；外部单元，其在内部框架(31)能够与旋转轴一起旋转的状态下使内部框架(31)在与旋转轴平行的方向上移动；以及电动机(51)，其借助外部单元使内部框架(31)移动。

权利要求

1.一种镜驱动装置，其特征在于，具备：旋转轴；

第一驱动源，其使所述旋转轴旋转；

镜支架，其借助沿与所述旋转轴垂直的方向延伸的支轴而由所述旋转轴支承，并能够以所述支轴为中心进行转动；

镜，其装配于所述镜支架；

保持部，其设置于所述镜支架的端部；

旋转体，其在远离所述支轴的位置即所述保持部的位置处载置所述镜支架；

引导部，其设于所述保持部，以能够改变所述保持部与所述旋转轴的间隔的方式引导所述保持部；

移动机构，其在所述旋转体能够与所述旋转轴一起旋转的状态下使所述旋转体在与所述旋转轴平行的方向上移动；以及第二驱动源，其借助所述移动机构使所述旋转体移动。

2.根据权利要求1所述的镜驱动装置，其特征在于，所述移动机构具备：

移动体，其借助轴承将所述旋转体连结为能够旋转；以及齿轮，其将所述移动体沿与所述旋转轴平行的方向输送。

3.根据权利要求1所述的镜驱动装置，其特征在于，所述旋转体由所述旋转轴支承为能够滑动。

4.一种光束照射装置，其特征在于，具备：权利要求1所述的镜驱动装置；

光源，其射出激光；以及

射出光学系统，其使从所述光源射出的所述激光向所述镜入射。

5.根据权利要求4所述的光束照射装置，其特征在于，所述光束照射装置具备受光位置检测器，所述受光位置检测器在所述镜的规定的旋转位置接受被所述镜反射后的所述激光而检测该激光的受光位置。

6.根据权利要求5所述的光束照射装置，其特征在于，所述光束照射装置具备控制所述光源的点亮和熄灭的光源控制部，在所述镜使所述激光沿朝向目标区域的方向反射的转动位置、以及所述镜使所述激光沿朝向所述受光位置检测器的方向反射的转动位置，所述光源控制部使所述光源点亮。

7.根据权利要求4所述的光束照射装置，其特征在于，所述光源与所述射出光学系统构成为所述激光的光轴与所述旋转轴平行，并且构成为所述激光的光轴贯穿所述镜的旋转中心。

8.一种激光雷达，其特征在于，

所述激光雷达具备：

权利要求7所述的光束照射装置；以及受光光学系统，其将从目标区域反射且入射至所述镜的所述激光向光检测器引导，所述受光光学系统具备反射部，该反射部具有供从所述光源射出且朝向所述镜的激光通过的间隙，并且具有对从所述目标区域反射且入射至所述镜的所述激光进行反射的反射面。

9.根据权利要求8所述的激光雷达，其特征在于，所述反射部具备第一镜以及配置为在与所述旋转轴垂直的方向上与所述第一镜隔开所述间隙而并排的第二镜。

说明书

镜驱动装置、光束照射装置以及激光雷达

技术领域

[0001] 本发明涉及用于使激光在目标区域内扫描的镜驱动装置、具备该镜驱动装置的光束照射装置以及基于向目标区域照射激光后的反射光而检测目标区域的状况的激光雷达。

背景技术

[0002] 近年来，激光雷达用作检测向建筑物的侵入等的安全用途。通常，激光雷达使激光在目标区域内扫描，根据各扫描位置处有无反射光而检测各扫描位置处有无物体。并且，基于各扫描位置处的从激光的照射时刻至反射光的受光时刻为止所需的时间，检测出各扫描位置处的距物体的距离。

[0003] 作为用于使激光扫描的促动器，例如能够使用在通过电动机进行旋转的旋转体上倾斜装配镜的结构(例如专利文献1)。另外，在该结构中，能够将用于使镜的倾斜度发生变化的机构与驱动该机构的驱动部设置于旋转体。

[0004] 在先技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：日本特开2011-169730号公报

发明内容

[0007] 发明所要解决的课题

[0008] 然而，当向旋转体配置驱动源时，需要从基底侧朝向旋转体架设用于向驱动源供给电力的信号线。在这种情况下，若取得较大的旋转体的旋转角，则在旋转体的旋转时，信号线可能会与其它构件等钩挂而发生断裂。因此，无法较大地扩宽激光的扫描范围。

[0009] 鉴于上述课题，本发明的目的在于提供能够在较宽范围内扫描激光的镜驱动装置以及搭载该镜驱动装置的光束照射装置以及激光雷达。

[0010] 用于解决课题的方案

[0011] 本发明的第一方案涉及一种镜驱动装置。第一方案的镜驱动装置具备：旋转轴；第一驱动源，其使所述旋转轴旋转；镜支架，其借助沿与所述旋转轴垂直的方向延伸的支轴而由所述旋转轴支承，并能够以所述支轴为中心进行转动；镜，其装配于所述镜支架；保持部，其设置于所述镜支架的端部；旋转体，其在远离所述支轴的位置处载置所述镜支架；引导部，其设于所述保持部，以能够改变所述保持部与所述旋转轴的间隔的方式引导所述保持部；移动机构，其在所述旋转体能够与所述旋转轴一起旋转的状态下使所述旋转体在与所述旋转轴平行的方向上移动；以及第二驱动源，其借助所述移动机构使所述旋转体移动。

[0012] 本发明的第二方案涉及一种光束照射装置。第二方案的光束照射装置具备：第一方案的镜驱动装置；光源，其射出激光；以及射出光学系统，其使从所述光源射出的所述激光向所述镜入射。

[0013] 本发明的第三方案涉及一种激光雷达。第三方案的激光雷达具备：第二方案的光束照射装置；以及受光光学系统，其将从目标区域反射且入射至所述镜的所述激光向光检测器引导，所述受光光学系统具备反射部，该反射部具有供从所述光源射出且朝向所述镜的激光通过的间隙，并且具有对从所述目标区域反射且入射至所述镜的所述激光进行反射的反射面。

[0014] 发明效果

[0015] 根据本发明，能够提供可大范围地扫描激光的镜驱动装置及搭载该镜驱动装置的光束照射装置以及激光雷达。

[0016] 本发明效果乃至意义通过以下所示的实施方式的说明来进一步明确。但是，以下所示的实施方式仅是将本发明实施化时的一个示例，本发明不受以下的实施方式所记载的内容的任何限制。

附图说明

[0017] 图1是实施方式的镜促动器的分解立体图。

[0018] 图2是表示实施方式的镜促动器的底座驱动部的结构的图。

[0019] 图3是表示实施方式的镜促动器的外部单元的结构的图。

[0020] 图4是表示实施方式的镜促动器的内部单元与镜单元的结构的图。

[0021] 图5是表示实施方式的镜促动器的倾斜驱动部的结构的图。

[0022] 图6是表示实施方式的镜促动器的组装过程的图。

[0023] 图7是表示实施方式的镜促动器的组装过程的图。

[0024] 图8是表示实施方式的激光雷达的结构的图。

[0025] 图9是表示实施方式的外部框架下降时的镜促动器的结构的图。

[0026] 图10是表示实施方式的外部框架上升时的镜促动器的结构的图。

[0027] 图11是表示实施方式的镜促动器的水平方向的转动范围的图。

[0028] 图12是表示实施方式的镜促动器的激光的射出轨迹的图。

[0029] 图13是说明实施方式的折弯镜与杂散光的影响的图以及说明变更例的折弯镜杂散光的影响的图。

[0030] 图14是表示实施方式的激光雷达的电路结构的图。

[0031] 图15是表示实施方式的光源的发光控制的处理的流程图。

具体实施方式

[0032] 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

[0033] 图1是镜促动器1的分解立体图。如图所示，镜促动器1具备底座驱动部10、外部单元20、内部单元30、镜单元40、以及倾斜驱动部50。

[0034] 图2的(a)、(b)是表示镜促动器1的底座驱动部10的结构的立体图。

[0035] 参照图2的(a)，底座驱动部10具备电动机11、旋转轴12、销13、支轴14、电动机电路基板15、以及电动机框架16。

[0036] 电动机11与电动机电路基板15电连接，根据来自电路部的电信号使旋转轴12转动。电动机11与电动机电路基板15被电动机框架16支承。电动机11例如是无刷DC电动机。旋转轴12具有圆柱形状。在旋转轴12上部的Z轴负侧以及Z轴正侧分别设有台阶部12a。在台阶部12a形成有沿Z轴方向贯通的轴孔12b。轴孔12b的直径比支轴14的直径稍小。在将后述的镜单元40(参照图1)以能够转动的方式装配于旋转轴12时，使支轴14穿过轴孔12b。另外，在旋转轴12的X轴正侧形成有用于嵌入销13的销孔12c。销孔12c的直径比销13稍小，销孔12c的深度(X轴方向的长度)比销13的X轴方向的长度稍小。如图2的(b)所示，销13嵌入销孔12c。在该状态下，将销13的前端部13a定位在比旋转轴12靠X轴正侧的位置。

[0037] 图3的(a)是表示镜促动器1的外部单元20的结构的分解立体图。图3的(b)是表示外部单元20的结构的立体图。

[0038] 参照图3的(a)，外部单元20具备外部框架21、引导轴22、轴承23、以及轴承板24。

[0039] 外部框架21包括将内部单元30(参照图1)以及镜单元40(参照图1)保持为能够转动的保持部21a、和将内部单元30(参照图1)以及镜单元40(参照图1)沿上下方向引导的引导部21b。在保持部21a中形成有沿Y轴方向贯通的圆形的开口21c。在开口21c的上部内侧面上，在Y轴方向的规定的位置形成有台阶部21d。由于该台阶部21d，开口21c的Y轴正侧的直径大于Y轴负侧的直径。另外，在保持部21a形成有螺孔21e、21f。引导部21b具有大致长方体形状，引导部21b的Y轴方向的宽度大于保持部21a的Y轴方向的宽度。在引导部21b中形成有沿Y轴方向贯通的圆形的引导孔21g。引导孔21g的直径比引导轴22的直径稍大。引导轴22具有圆柱状的形状。

[0040] 轴承23具有外框23a和内框23b。轴承23是在外框23a与内框23b之间夹设有大量滚珠的滚珠轴承。轴承23能够使内框23b相对于外框23a绕与Y轴方向平行的轴进行旋转。外框23a具有大径部23c和小径部23d。大径部23c的直径比外部框架21的开口21c的Y轴正侧的直径稍小，且比开口21c的Y轴负侧的直径大。小径部23d的直径比外部框架21的开口21c的Y轴负侧的直径稍小。内框23b具有形成有圆形的开口23e的圆筒形状。

[0041] 轴承板24由在俯视观察时沿着外部框架21的保持部21a的形状的形状的板部24a构成。在板部24a的中央形成有圆形的开口24b。在板部24a上形成有螺孔24c、24d。

[0042] 在外部单元20的组装时，首先，将轴承23插入外部框架21的开口21c。此时，将外框23a向外部框架21的开口21c压入，直至外框23a的大径部23c的Y轴负侧的面与外部框架21的台阶部21d抵接。然后，将轴承板24的螺孔24c、24d分别与外部框架21的螺孔21e、21f对齐。在该状态下，经由螺孔24c、24d向螺孔21e、21f螺纹安装螺钉25、26。由此，将轴承板24固接于外部框架21。然后，将引导轴22穿过引导孔21g，组装成图3的(b)所示的外部单元20。

[0043] 在该状态下，外框23a的大径部23c被轴承板24的下表面与外部框架21的台阶部21d夹持。由此，轴承23的上下方向的移动被轴承板24的下表面与外部框架21的台阶部21d抑制。

[0044] 图4的(a)是表示镜促动器1的内部单元30的结构的分解立体图。图4的(b)是表示从下方观察到的内部框架31的结构的立体图。图4的(c)是表示镜促动器1的镜单元40的结构的分解立体图。图4的(d)是表示镜单元40的结构的立体图。

[0045] 参照图4的(a)，内部单元30具备内部框架31和按压弹簧32。

[0046] 内部框架31包括上表面部31a和圆筒部31b。如图4的(b)所示，在圆筒部31b的Y轴正侧形成有凸缘部31c。返回图4的(a)，在上表面部31a的中央形成有比周围低一级的台阶部31d，在上表面部31a的X轴负侧形成有比周围高一级的两个凸部31e。凸部31e的上表面平坦。在台阶部31d中形成有沿Y轴方向贯通的圆形的开口31f，在开口31f的X轴正侧以沿Y轴方向延伸的方式形成有矩形的凹部31g。开口31f的直径比电动机11的旋转轴12的(参照图2的(b))稍大，圆筒部31b的外径比外部单元20的内框23b的开口23e(参照图3的(a))稍大。另外，凸缘部31c的直径比内框23b的外径稍大，且比轴承板24的开口24b稍小。在上表面部31a上形成有螺孔31h、31i。

[0047] 按压弹簧32由弹性构件构成。按压弹簧32在俯视观察时具有大致U字型的形状。按压弹簧32包括平面部32a和两个钩部32b。在平面部32a上形成有螺孔32c、32d。

[0048] 参照图4的(c)，镜单元40具备镜支架41、滚轮42、支轴43以及镜44。

[0049] 镜支架41包括在使镜44倾斜的状态下对镜44进行保持的镜装配部41a、保持滚轮42的滚轮保持部41b、以及保持旋转轴12的(参照图2的(b))的旋转轴保持部41c。镜装配部
41a的下端部为台阶部。滚轮保持部41b包括前端部带有圆度的两个凸部，在两个凸部中分别形成有沿Z轴方向贯通的轴孔41d。滚轮保持部41b的两个凸部之间的间隔比滚轮42的Z轴方向的厚度稍宽。旋转轴保持部41c包括前端部带有圆度的两个凸部，在两个凸部中分别形成有沿Z轴方向贯通的轴孔41e。旋转轴保持部41c的两个凸部相对于镜装配部41a的镜44的装配面而以规定的角度倾斜。

[0050] 在镜单元40的组装时，将镜44与镜装配部41a粘接固定。然后，将滚轮42插入滚轮保持部41b的两个凸部之间，使支轴43穿过两个轴孔41d与滚轮42。由此，组装成图4的(d)所示的镜单元40。

[0051] 图5的(a)、(b)是表示倾斜驱动部50的结构的立体图。

[0052] 参照图5的(a)、(b)，倾斜驱动部50具备电动机51、丝杠52以及齿条53。

[0053] 电动机51由步进电动机构成。在电动机51上装配有底架51a。在电动机51的旋转轴上装配丝杠52的一端，丝杠52的另一端借助轴承而装配于底架51a的一端。齿条53包括钩部53a和引导保持部53b。在钩部53a的Z轴负侧的面形成有齿轮部53c。在钩部53a与引导保持部53b之间配置有弹簧53d。齿条53由挠性的材质形成，能够沿Z轴方向稍微变形。引导保持部53b具有壁部53e、53f。壁部53e、53f之间的间隔比图3的(a)所示的引导部21b的Y轴的宽度稍宽。

[0054] 在镜促动器1的组装时，首先，将图4的(b)所示的内部框架31的圆筒部31b压入图3的(b)所示的外部单元20的开口23e。然后，将图2的(b)所示的销13嵌入图4的(a)所示的内部框架31的圆筒部31b的凹部31g，使图2的(b)所示的旋转轴12穿过外部单元20与内部单元30。由此，组装成图6的(a)所示的结构体。

[0055] 图6的(a)是表示在电动机11上组装有外部单元20与内部框架31的结构体的立体图。图6的(b)是利用与X-Y平面平行的面切断该结构体的Z轴方向上的中央位置而成的剖视图。

[0056] 如图6的(b)所示，在该状态下，销13的前端部13a嵌入内部框架31的凹部31g。因而，内部框架31能够与旋转轴12一起一体地旋转。另外，外部框架21与内部框架31通过销13由凹部31g引导而能够在Y轴方向上移动。

[0057] 接下来，图6的(a)所示的结构体的旋转轴12穿过图4的(d)所示的镜单元40的旋转轴保持部41c的两个凸部之间，并对齐旋转轴12的轴孔12b与旋转轴保持部41c的两个轴孔41e。在该状态下，图2的(b)所示的支轴14穿过旋转轴保持部41c的两个轴孔41e与旋转轴12的轴孔12b。这样，组装成图7的(a)所示的结构体。

[0058] 图7的(a)、(b)是表示向在电动机11上组装有外部单元20与内部框架31的结构体上安装镜单元40而成的结构体的立体图。

[0059] 在图7的(a)所示的状态下，滚轮42定位在内部框架31的两个凸部31e之间，支轴43定位在内部框架31的两个凸部31e上。另外，在旋转轴保持部41c的下端与内部框架31的台阶部31d之间具有规定的间隙。在该状态下，镜支架41被支轴14轴支承，并且被滚轮42支承。因而，滚轮42能够沿前后方向(X轴方向)移动。

[0060] 在该状态下，如图7的(b)所示，以利用按压弹簧32的两个钩部32b与内部框架31的凸部31e夹持支轴43的方式将按压弹簧32安装于内部框架31。然后，经由螺孔32c、32d(参照图4的(a))向螺孔31h、31i(参照图4的(a))螺纹安装螺钉33、34的(参照图4的(a))。由此，组装成图7的(b)所示的结构体。在该状态下，支轴43被按压弹簧32的钩部32b朝下方向(Y轴负方向)按压，因此抑制滚轮42沿Y轴方向浮起的情况。需要说明的是，此时调整镜44的倾斜角度，使得从后述的光源110射出的激光朝X轴负方向反射。

[0061] 图8是表示搭载有镜促动器1的激光雷达500的结构的示意图。需要说明的是，在图8中，仅示出主要的光学构件，省略了光学构件的安装构造、电路基板等的图示。

[0062] 在图5的(b)所示的齿条53的引导保持部53b嵌入引导部21b，并进行粘接固定。电动机51的底架51a与引导轴22分别固接于基底500a。在齿条53的钩部53a朝Z轴正侧稍微变形的状态下，齿条53的齿轮部53c与丝杠52接触。在受到基于弹簧53d的施力的同时，齿轮部53c与丝杠52啮合。由此，如图8所示，完成镜促动器1的组装。

[0063] 在图8所示的装配状态下，当驱动电动机11时，旋转轴12的(参照图2的(a))转动。由于旋转轴12通过支轴14而与镜支架41连接为一体，因此当旋转轴12转动时，镜支架41一体地转动。另外，如图6的(b)所示，由于在内部框架31的凹部31g嵌入有销13的前端部13a，因此使内部框架31伴随着旋转轴12的转动而转动。这样，使被镜支架41保持的镜44沿Pan方向转动。

[0064] 另外，在图8所示的装配状态下，当驱动电动机51时，丝杠52转动。当丝杠52转动时，与丝杠52啮合的齿条53沿上下方向(Y轴方向)移动。然后，固接于齿条53的引导部21b沿着引导轴22在上下方向(Y轴方向)上移动。由此，外部框架21在上下方向(Y轴方向)上移动。

[0065] 图9是表示外部框架21朝下方向移动的情况下的镜促动器1的侧视图。图10是表示外部框架21朝上方向移动的情况下的镜促动器1的侧视图。

[0066] 参照图9，当外部框架21朝下方向(Y轴负方向)移动时，与之相伴，轴承23的(参照图6的(b))朝下方向(Y轴负方向)移动。由此，在轴承23的内框23b(参照图6的(b))上装配的内部框架31朝下方向被按下。此时，如图6的(b)所示，旋转轴12的销13的前端部13a沿着内部框架31的凹部31g移动，从而沿Y轴方向被引导。另外，引导部21b沿着引导轴22滑动，从而沿Y轴方向被引导。由此，如图9所示，内部框架31与镜支架41的滚轮保持部41b下降。此时，由支轴14轴支承的镜支架41的Y轴方向的位置没有改变。因此，沿Z轴正方向观察时，在镜支架41上施加以支轴14为中心的右旋的力。由此，沿Z轴正方向观察时，镜支架41沿支轴14为中心而右旋转动，通过滚轮42以及支轴43使滚轮保持部41b朝X轴负侧移动。因而，如图9所示，镜44的倾斜角度变小。

[0067] 参照图10，当外部框架21朝上方向(Y轴正方向)移动时，与之相伴，轴承23的(参照图6的(b))朝上方向(Y轴正方向)移动。由此，如图6的(b)所示，在轴承23的内框23b上装配的内部框架31朝上方向被推起。此时，旋转轴12的销13的前端部13a沿着内部框架31的凹部31g移动，从而沿Y轴方向被引导。另外，引导部21b沿着引导轴22滑动，从而沿Y轴方向被引导。由此，如图10所示，内部框架31与镜支架41的滚轮保持部41b上升。此时，由支轴14轴支承的镜支架41的Y轴方向的位置没有改变。因此，沿Z轴正方向观察时，在镜支架41上施加以支轴14为中心的左旋的力。由此，沿Z轴正方向观察时，镜支架41沿支轴14为中心而左旋转动，通过滚轮42以及支轴43使滚轮保持部41b朝X轴正侧移动。因而，如图9所示，镜44的倾斜角度变大。

[0068] 需要说明的是，调整内部框架31的凸部31e与按压弹簧32的钩部32b的X轴方向上的长度，使得即便在外部框架21朝上方向最大移动的情况下，也将支轴43定位在按压弹簧32与内部框架31之间。

[0069] 这样，由镜支架41保持的镜44沿Tilt方向转动。支轴43被按压弹簧32朝下方向按压，因此抑制镜44朝Tilt方向转动时的晃动。

[0070] 这样，在本实施方式中，使镜44沿Pan方向转动的电动机11与使镜44沿Tilt方向转动的电动机51分别是，一方的转动不会影响另一方的转动。因而，能够独立地控制电动机11与电动机51。另外，由于电动机51配置在基底侧，因此不需要向作为旋转部的内部框架31架设信号线。因此，能够使镜44沿Pan方向在较宽范围内转动。在本实施方式中，镜44沿Pan方向转动360度。需要说明的是，镜44相对于Tilt方向以数十度以上的角度转动。

[0071] 返回图8，对搭载有镜促动器1的激光雷达500的结构进行说明。

[0072] 激光雷达500具备射出光学系统100、受光光学系统200、PSD310、以及上述的镜促动器1。

[0073] 射出光学系统100具备光源110和光束整形透镜120。

[0074] 光源110射出波长为880nm～940nm左右的激光。光束整形透镜120使射出激光收敛，使得射出激光在目标区域内成为规定的形状。光源110与光束整形透镜120配置为分别沿Y轴方向并排。光源110的射出光轴与光束整形透镜120的光轴一致。另外，光源110配置为射出光轴贯穿镜44的旋转中心。光源110配置为射出光轴与旋转轴12的(参照图2的(a))成为平行。

[0075] 如所述那样，镜促动器1具备供透过光束整形透镜120的激光与来自目标区域的反射光这两者入射的镜44、以及用于使该镜44绕两个轴转动的机构。通过镜44转动，使激光在目标区域内扫描。激光在目标区域内沿着与XZ平面平行的多条扫描线进行扫描。为了使激光沿着各扫描线进行扫描，驱动电动机11，使镜44沿Pan方向旋转。另外，为了变更扫描线，驱动电动机51，使镜44沿Tilt方向旋转。

[0076] 受光光学系统200具备折弯镜210、220、受光透镜230、以及光检测器240。

[0077] 折弯镜210、220使从目标区域反射、且进一步被镜44反射的光沿朝向光检测器240的方向反射。折弯镜210、220分别具有大致长方体形状。折弯镜210、220配置为，彼此隔开规定的间隙而沿Z轴方向并排。折弯镜210、220配置为，在镜44处于中立位置时，各自以与镜44相同的角度倾斜。

[0078] 需要说明的是，“中立位置”是指，镜44从与X轴垂直的状态向Y-X平面的面内方向倾斜45度的位置。

[0079] 另外，折弯镜210、220的间隙具有能够供从光源110射出且被光束整形透镜120收敛的激光通过的宽度。

[0080] 受光透镜230对从目标区域反射的光进行聚光。光检测器240包括APD(雪崩·光电二极管)或者PIN光电二极管，向电路基板输出与受光光量相应的大小的电信号。

[0081] PSD310接受被镜44反射的光，向电路基板输出与受光位置相应的位置检测信号。

[0082] 从光源110射出的激光在透过光束整形透镜120之后，通过折弯镜210、220的间隙。通过了折弯镜210、220的间隙的激光向镜促动器1的镜44入射。入射至镜44的激光被镜44反射，并向目标区域投射。

[0083] 来自目标区域的反射光在激光朝向目标区域的光路中逆行而向镜44入射。入射至镜44的反射光被镜44反射，并向折弯镜210、220入射。折弯镜210、220的间隙显著小于镜44的镜面，来自目标区域的反射光的大半的光向折弯镜210、220入射。入射至折弯镜210、220的反射光被折弯镜210、220反射，并沿朝向受光透镜230的方向(X轴正方向)行进。

[0084] 无论镜44处于何种转动位置，所述反射光的行为均相同。即，无论镜44处于何种转动位置，来自目标区域的反射光均在激光的射出时的光路中逆行，与光束整形透镜120的光轴平行地行进，并向受光透镜230入射。

[0085] 入射至受光透镜230的反射光由于受光透镜230而收敛于光检测器240。光检测器240输出与受光光量相应的大小的电信号。基于来自光检测器240的信号，测定目标区域内有无物体以及距物体的距离。

[0086] 图11是表示本实施方式的激光雷达500的镜44的Pan方向的转动范围的俯视图。

[0087] 如图11所示，在本实施方式的激光雷达500中，为了使激光沿水平方向在较宽范围的扫描范围W1内扫描，使镜44转动。激光在扫描范围W1内以规定间隔进行脉冲发光。当扫描范围W1内的扫描结束、并且镜44转动至停止范围W2时，光源110的激光的射出停止。需要说明的是，通过从电动机11(参照图8)输出的位置检测信号(脉冲信号)来检测镜44是否转动至停止范围W2。在激光的射出停止的状态下，当镜44转动至转动位置检测范围W3时，再次开始光源110的激光的射出(脉冲发光)。在转动位置检测范围W3内镜44朝向PSD310。由此，光源110射出的激光经由光束整形透镜120(参照图8)与镜44向PSD310入射。PSD310输出与受光位置相应的位置检测信号。

[0088] 在本实施方式中，在激光雷达500工作的期间，镜44超过360度而沿相同的Pan方向持续旋转。PSD310的输出应用于Pan方向上的镜44的旋转的原点校准。即，在转动位置检测范围W3内脉冲发光的激光中，确定向最接近PSD310的Z轴方向的中央位置的位置照射的激光的发光时刻。然后，将与该发光时刻对应的镜44的转动位置(电动机11的转动位置)设为Pan方向上的镜44的旋转的原点。针对如此设定的原点，规定镜44以及电动机11的转动位置。若使镜44沿同一方向持续旋转，则由来自电动机11的位置检测信号(脉冲信号)检测的镜44的转动位置与镜44的实际的转动位置产生偏差。于是，通过如上述那样进行原点校准，能够使由位置检测信号(脉冲信号)检测的镜44的转动位置与镜44的实际的转动位置一致。

[0089] Tilt方向的镜44的位置也基于来自PSD310的输出进行修正。在此，判定脉冲发光的激光在PSD310上的轨迹是否与该扫描时的镜44的同Tilt方向的转动位置对应的轨迹一致。在两轨迹不一致的情况下，求出两轨迹的差值，并将镜44的Tilt方向的角度调节与差值相应的角度。

[0090] 需要说明的是，在本实施方式中，每当镜44沿Pan方向旋转规定次数，进行Pan方向的原点校准与Tilt方向的角度调节。

[0091] 在激光被射出的状态下，当镜44转动至停止范围W4时，停止光源110的激光的射出。然后，在激光的射出停止的状态下，若镜44转动至扫描范围W1，则再次开始光源110的激光的射出(脉冲发光)。此时，镜44沿Tilt方向转动，与下一条扫描线的扫描位置对齐。

[0092] 这样，激光沿着多条扫描线向目标区域投射。需要说明的是，在最下段的扫描线的扫描结束的情况下，以再次成为最上段的扫描线的扫描位置的方式对镜44进行转动控制。除此之外，也可以在最下段的扫描线的扫描结束的情况下，以从最下段返回上一条扫描线的扫描位置的方式对镜44进行转动控制。这样，能够适当变更镜44的转动控制。

[0093] 如图11所示，以仅在目标区域的扫描所需要的扫描范围W1内射出激光的方式控制光源110，因此能够抑制光源110所消耗的电力。

[0094] 图12是表示本实施方式的激光的射出轨迹的图。横轴是镜44相对于中立位置(0度)在Pan方向上的转动角，纵轴是镜44处于Pan方向的各转动角时的、激光相对于水平面(XZ平面)的倾斜角。在纵轴中，在激光的投射方向与水平面平行时，角度成为0度。另外，在横轴上，当镜44从中立位置向正面左侧转动时对角度标注正的符号，当镜44从中立位置向正面右侧转动时对角度标注负的符号。在此，Pan方向的镜44的转动范围相对于中立位置为±135度。

[0095] 另外，在图12中，圆形图标表示Tilt方向的镜44的转动角与中立位置处的转动角相同的情况，方形图标表示镜44从中立位置向接近水平面的方向(Tilt方向)倾斜大约30度的情况，三角图标表示镜44从中立位置向远离水平面的方向(Tilt方向)倾斜大约30度的情况。

[0096] 如图12所示，可知在全部扫描线中，射出轨迹成为大致直线状。这是因为，如图8所示，光源110配置为光源110的射出光轴贯穿镜44的旋转中心。在镜44的垂直方向的倾斜度恒定时，无论镜44沿水平方向倾斜何种角度，激光始终向镜44的旋转中心入射，因此激光的射出角度在垂直方向上不会位移。因而，通过不使Tilt方向的镜44的倾斜度发生变化、并且仅使镜44沿Pan方向进行变化，能够使激光大致水平地扫描。这样，仅沿Pan方向控制镜44就能够使激光大致水平地扫描，因此能够简化镜44的驱动控制。

[0097] 图13的(a)是说明本实施方式的光源110与折弯镜210、220所产生的杂散光对光检测器240的影响的图。图13的(b)是说明变更例的光源110与折弯镜211所产生的杂散光对光检测器240的影响的图。

[0098] 参照图13的(a)，在本实施方式的情况下，折弯镜210、220在具有规定的间隙的状态下沿Z轴方向并排。从光源110射出的激光由于光束整形透镜120而收敛，因此激光的大半通过折弯镜210、220的间隙。这样，通过配置折弯镜210、220，能够将激光雷达500的Y轴方向的尺寸构成得紧凑。在该结构中，激光中的微量光被折弯镜210、220的侧面部反射以及散射而成为杂散光。

[0099] 如图13的(b)的变更例所示，也能够使用在折弯镜211上设有能够供激光通过的开口211a的结构。然而，在变更例的结构中，由于激光被开口211a的下侧的边缘反射以及散射而成的杂散光沿朝向光检测器240的方向行进，因此该杂散光可能会向光检测器240入射。由于来自目标区域的反射光较为微弱，因此当这样杂散光向光检测器240入射时，可能会无法恰当地检测出来自目标区域的反射光。与之相对，在本实施方式中，激光被与X-Y平面平行的面反射，因此与比较例的情况相比，杂散光不会沿朝向光检测器240的方向行进。因而，为了抑制杂散光对光检测器240的影响，期望如本实施方式那样采用将折弯镜210、220隔开间隙而沿Z轴方向并排的结构。

[0100] 另一方面，在变更例的情况下，能够使接受来自目标区域的反射光的折弯镜211的镜面的面积大于本实施方式的折弯镜210、220的情况。因而，为了尽可能增大光检测器240接受的光量，期望如图13的(b)所示采用在一个折弯镜211上设有开口211a的结构。

[0101] 图14是表示激光雷达500的电路结构的图。

[0102] 扫描LD驱动电路701基于来自DSP705的信号而向光源110供给驱动信号。PD信号处理电路702对与光检测器240的受光光量相应的电压信号进行增幅以及数字化而向DSP705供给。

[0103] PSD信号处理电路703将基于来自PSD310的输出信号而求出的位置检测信号向DSP705输出。促动器驱动电路704基于来自DSP705的信号而驱动镜促动器1。具体而言，将用于使激光在目标区域内沿着规定的轨道进行扫描的驱动信号向镜促动器1供给。

[0104] DSP705基于由PSD信号处理电路703输入的位置检测信号，检测目标区域内的激光的扫描位置，执行镜促动器1的驱动控制、光源110的驱动控制等。另外，DSP705基于从PD信号处理电路702输入的电压信号，判定在目标区域内的激光照射位置是否存在物体，同时基于从光源110输出的激光的照射时刻与由光检测器240接受的来自目标区域的反射光的受光时刻之间的时间差，测定距物体的距离。

[0105] 图15是表示光源110的发光控制的处理的流程图。图15通过DSP705来执行。需要说明的是，镜44的Pan方向、Tilt方向的转动位置如上述那样通过来自电动机11、51的位置检测信号(脉冲信号)来检测，通过来自PSD310的信号来修正镜44的位置的偏差。在图15所示的流程图中，对与镜44的Pan方向的转动角度相应的光源110的控制处理进行说明。

[0106] 参照图15，当开始目标区域的扫描时，将镜44定位于扫描开始位置。然后，当镜44的转动角度定位于图11所示的扫描范围W1时(S101：是)，DSP705通过脉冲发光使光源110点亮(S102)。然后，DSP705判定镜44的转动角度是否定位于图11所示的停止范围W2的(S103)。在镜44的转动角度没有定位于停止范围W2的情况下(S103：否)，DSP705使光源110的点亮继续。当镜44的转动角度定位于图11所示的停止范围W2时(S103：是)，DSP705使光源110熄灭(S104)。DSP705判定扫描次数是否为规定的变量n的倍数(S105)。变量n根据要求的镜44的转动精度来适当设定。例如，若将变量n设为1，则每扫描一次就对镜44的转动位置进行修正。由此，能够使镜44高精度地转动。例如，若将变量n设为3，则每扫描三次就对镜44的转动位置进行修正。由此，能够进一步削减用于修正转动位置的点亮时间。在本实施方式中，镜
44的转动位置的修正每隔多次扫描来进行。

[0107] 在扫描次数为n的倍数的情况下(S105：是)，DSP705判定镜44的转动角度是否定位于图11所示的转动位置检测范围W3的(S106)。在镜44的转动角度没有定位于转动位置检测范围W3的情况下(S106：否)，DSP705使光源110的熄灭继续。当镜44的转动角度定位于转动位置检测范围W3时(S106：是)，DSP705通过脉冲发光来点亮光源110(S107)。由此，从光源110射出的激光向PSD310入射。DSP705基于来自PSD310的信号，如上述那样进行Pan方向的原点校准与Tilt方向的镜44的角度修正。在扫描次数并非n的倍数的情况下(S105：否)，DSP705跳过转动位置检测范围W3内的光源110的点亮处理以及停止范围W4内的光源110的熄灭处理而使处理进入S110。

[0108] DSP705判定镜44的转动角度是否定位于停止范围W4的(S108)。在镜44的转动角度没有定位于停止范围W4的情况下(S108：否)，DSP705使光源110的点亮继续。当镜44的转动角度定位于停止范围W4时(S108：是)，DSP705使光源110熄灭(S109)。然后，DSP705判定动作是否结束(S110)。在动作没有结束的情况下(S110：否)，DSP705使处理返回S101，进行下一条扫描线上的光源110的发光控制(S101～S109)。在动作结束的情况下(S110：是)，DSP705结束光源110的控制处理。

[0109] <实施方式的效果>

[0110] 以上，根据本实施方式，实现以下的效果。

[0111] 如图8所示，在通过电动机11而转动的外部框架21以及内部框架31上没有配置驱动源，通过在基底500a上配置的电动机51，使引导部21b沿着引导轴22在上下方向上移动。通过使引导部21b在上下方向上移动，与外部框架21连接为一体的内部框架31在上下方向上移动，滚轮42与支轴43在前后方向上移动。由此，使镜44沿Tilt方向转动。这样，由于在通过电动机11而转动的外部框架21以及内部框架31上没有配置驱动源，因此不需要向转动的外部框架21以及内部框架31供给电力。因而，镜44的转动不会被用于供给电力的信号线等限制，因此能够使镜44在较宽范围内转动。由此能够使激光在较宽范围内扫描。

[0112] 另外，如图6的(b)所示，内部框架31由旋转轴12支承为能够滑动。因而，用于使外部框架21以及内部框架31转动的旋转轴12也作为滑动轴发挥作用。因而，能够削减部件件数，能够紧凑地构成镜促动器1。

[0113] 另外，如图8所示，由于在镜44的X轴正侧配置PSD310，因此通过使镜44朝向X轴正侧，能够使从光源110射出的激光向PSD310入射。由此，能够检测镜44的转动位置。这样，光源110与镜44也作为用于检测镜44的转动位置的光学系统而共用，因此能够削减部件件数。

[0114] 另外，如图8所示，光源110配置为与旋转轴12平行且光源110的射出光轴贯穿镜44的旋转中心，因此如图12所示，能够使射出轨迹接近大致直线状。另外，通过将光源110配置在镜44的上侧，从而由镜44反射的激光不会朝向光源110侧。因而，能够使镜44在360度的范围内转动，能够进一步扩宽激光的扫描范围。

[0115] 另外，如图13的(a)、(b)所示，在光源110与镜44之间配置有折弯镜210、220或者折弯镜211，因此能够将激光雷达500的Y轴方向的尺寸构成得紧凑。

[0116] 另外，如图13的(a)所示，由于在沿Z轴方向并排的折弯镜210、220之间设有间隙，因此能够抑制杂散光对光检测器240的影响。

[0117] 另外，如图11所示，由于控制为仅在目标区域的扫描所需的扫描范围W1内射出激光，因此能够抑制光源110所消耗的电力。

[0118] 并且，如图15所示，每隔多次扫描，为了检测镜44的转动位置而进行光源110的点亮处理，能够进一步抑制光源110所消耗的电力。

[0119] 以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不受上述实施方式的任何限制，并且，本发明的实施方式也能够在上述以外进行各种变更。

[0120] 例如，在上述实施方式中，如图6的(b)所示，旋转轴12也用作使内部框架31滑动的滑动轴，也可以另行设有滑动轴。但是，像上述实施方式那样使旋转轴12也用作滑动轴能够削减部件件数，因此是期望的。

[0121] 另外，在上述实施方式中，如图8所示，受光光学系统200通过折弯镜210、220而设置在光源110与镜44之间，但例如也可以设置在光源110的Y轴正侧。在这种情况下，虽然省略折弯镜210、220，但为了增大反射光的受光光量，与上述实施方式相比需要增大镜44的镜面的尺寸。另外，由于光学构件沿Y轴方向并排，因此使激光雷达500装置整体大型化。因而，为了将装置设置得紧凑，期望如上述实施方式那样配置折弯镜210、220。

[0122] 另外，在上述实施方式中，受光光学系统200由折弯镜210、220、受光透镜230、光检测器240构成，但除此之外，也可以配置对从遮光构件、光源110射出的激光的波长范围以外的范围的光进行截止的带通滤波器等。同样，在朝向PSD310的光路中，也能够适当使用遮光构件、滤光片。

[0123] 除此之外，本发明的实施方式在技术方案所示的技术思想的范围内能够适当地进行各种变更。

[0124] 附图标记说明：

[0125] 1…镜促动器(镜驱动装置)

[0126] 11…电动机(第一驱动源)

[0127] 12…旋转轴

[0128] 14…支轴

[0129] 20…外部单元(移动机构)

[0130] 21…外部框架(移动体)

[0131] 23…轴承

[0132] 31…内部框架(旋转体)

[0133] 41…镜支架

[0134] 41b…滚轮保持部(保持部)

[0135] 42…滚轮(引导部)

[0136] 44…镜

[0137] 50…倾斜驱动部(移动机构)

[0138] 51…电动机(第二驱动源)

[0139] 53…齿条(齿轮)

[0140] 100…射出光学系统

[0141] 110…光源

[0142] 200…受光光学系统

[0143] 210…折弯镜(反射部、第一镜)

[0144] 220…折弯镜(反射部、第二镜)

[0145] 221…折弯镜(反射部)

[0146] 240…光检测器

[0147] 310…PSD(受光位置检测器)

[0148] 705…DSP(光源控制部)